CN112459076A - 一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法，采用本方法无需使用起重吊装设备出渣，有效提高单次运渣方量，开挖进度不再受起重吊装设备的轮转速度的影响，设备投入少、施工效率高，减小了拱座边坡开挖进度受地形条件的影响，施工难度大大降低，出渣便道位于拱座边坡区域内部，其布置受桥址区地形条件的影响小，出渣便道位于拱座边坡内部，更靠近山体内侧，承载能力高，施工时安全防护面积更少，安全系数更高，拱座边坡区域仅设置两条开挖主便道，无需针对每级边坡设置区域外的出渣便道，有效大幅减少土石方工程量，并且减少了对桥址区两岸山体自然表面破坏的面积以及对河流的影响，环保效益高。

Description

一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法。

背景技术

上承式拱桥的拱座作为承受拱上建筑物沿拱圈传递至拱脚的荷载的主要受力结构，其位置一般位于两岸山坡的中下部，往往涉及的关键工序存在拱座高边坡施工。根据上承式拱桥的结构特点，其拱座边坡的开挖方式与水利工程中的大坝坝基开挖施工方法类似，一般分为两种：（1）起重吊装设备垂直吊运进行出渣，即通过在拱座边坡顶部布置塔吊或缆索吊等大型吊装设备，在边坡土石方开挖完成后，将出渣料斗下放至开挖面进行装渣，然后通过起重吊装设备垂直吊运至坡顶主便道进行出渣；（2）沿山体在边坡区域外展线修建多条出渣便道进行出渣，根据桥址区两岸地形情况，通常从设计边坡两侧，沿山体坡面走势展线布置出渣便道，针对台阶型多级边坡则每级边坡设置一条出渣便道进行出渣。

上述方法存在以下问题：（1）一般起重吊装设备额定装载能力和覆盖范围有限，单次运渣方量小，加上吊装设备需要起吊、下落、安拆吊钩、料斗卸料等运转时间，出渣效率极低，存在大量起重吊装作业，增大了物体打击、起重吊装伤害等施工安全风险；（2）在陡峭崖壁地形条件下，需要增加大量的土石方开挖工程量，对于处在水资源保护或景区等有硬性保护条件的地区，还需要大范围设置溜渣防护措施，避免污染拱座下方的自然环境，造成施工成本极大，施工效率不低下。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中吊装设备垂直吊运出渣限制较多，边坡区域外布置出渣便道开挖过大、成本极高、容易污染环境等上述不足，提供一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法，包含如下步骤：

a、对拱座边坡区域附近的既有道路施工路面防护以及滚石防护措施；

b、根据设计边坡结构线、出渣便道宽度、停靠平台的平面位置，放出设计边坡的坡顶开挖边线和出渣便道的开挖边线；

c、根据设计边坡各级的设计边线，结合出渣便道的设计坡度及便道边坡的设计坡度，在拱座边坡区域内从坡顶到坡底进行出渣便道的开挖并连通坡顶主便道，其中，出渣便道位于设计边坡的表面；

d、待出渣便道展线至坡底并连通坡底主便道后，再次从坡顶到坡底进行设计边坡的开挖并挖除出渣便道；

其中，在步骤c之前，完成坡顶主便道的施工，在步骤d之前，完成坡底主便道的施工。

坡顶主便道和坡底主便道根据桥址区各施工区域的需求布置。

采用本申请的开挖方法，并未从设计边坡两侧布置沿山体坡面走势展线的出渣便道，而是针对台阶型多级边坡，进行两轮开挖，先在拱座边坡区域内部，从坡顶到坡底依次开挖各级的便道及设计边坡台阶平台，形成位于待开挖的设计边坡每级坡面表面并连通的一条出渣便道，出渣便道连通坡顶主便道进行出渣，即运渣车辆能够从坡顶主便道进出开挖区域装载渣料及出渣，然后进行设计边坡的开挖，将出渣便道连通坡底主便道用于出渣，仍然从坡顶向坡底进行设计边坡的分层开挖，开挖至设计边坡的当前级边坡时，挖除对应的便道，运渣车辆从坡底主便道进出开挖区域装载渣料及出渣，直至完成设计边坡的开挖，仅剩坡顶主便道和坡底主便道。采用本方法无需使用起重吊装设备出渣，有效提高单次运渣方量，开挖进度不再受起重吊装设备的轮转速度的影响，设备投入少、施工效率高，减小了拱座边坡开挖进度受地形条件的影响，施工难度大大降低，出渣便道位于拱座边坡区域内部，其布置受桥址区地形条件的影响小，出渣便道位于拱座边坡内部，更靠近山体内侧，承载能力高，施工时安全防护面积更少，安全系数更高，拱座边坡区域仅设置两条开挖主便道，无需针对每级边坡设置区域外的出渣便道，有效大幅减少土石方工程量，并且减少了对桥址区两岸山体自然表面破坏的面积以及对河流的影响，环保效益高。

优选的，出渣便道沿设计边坡的坡面以“Z”字型布置。

进一步优选的，停靠平台设于出渣便道“Z”字型的转角处，停靠平台长度为10-12m。

采用上述设置方式，有利于设置转弯空间，便于挖掘机装渣，有利于缩短前后两辆运渣车的过渡时间，提高渣料装车频率。

进一步优选的，当设计边坡对应级的宽度小于或等于50m，在步骤c中，先将出渣便道与坡底主便道连通，在步骤d中，修整出渣便道路面高程至与坡底主便道设计路线重合。

即当某级边坡横向宽度小于或等于50m，若坡度较陡进行“Z”字型展线需设置多级转弯平台，导致可开挖方量少，为加快开挖进度，可先将上一级设计台阶平台与坡底主便道相连，以保证进行设计边坡开挖时，运渣车辆能够从坡底主便道进入开挖区域内进行装渣，随对应级边坡的开挖进度，修整此级边坡的便道的高程，直至此便道与坡底主便道设计路线重合。

优选的，在步骤c中，针对岩石边坡，在距离出渣便道及便道边坡2m范围外采用深孔台阶爆破，距离出渣便道及便道边坡2m范围内采用深孔松动爆破并结合机械开挖，形成出渣便道的路面及便道边坡坡面。炮孔深度根据出渣便道坡率和设计边坡坡率，以停靠平台或设计边坡台阶平台为界限进行计算。

进一步优选的，出渣便道的开挖以停靠平台或设计边坡台阶平台作为分界线进行分别施工。

土质边坡在当前停靠平台或设计边坡台阶平台施工完成后，再进行下一级出渣便道的放线；岩石边坡在分层爆破后进行开挖。

优选的，在步骤d中，土质边坡按照设计边坡边线进行刷坡，岩石边坡按照距离设计边坡坡面2m范围内采用光面爆破并结合机械修整坡面的形式进行开挖。设计边坡的开挖与步骤c中类似。

即根据设计边坡或便道边坡的地质进行施工方式选择。

优选的，出渣便道的坡度为10-14%，出渣便道的路面宽度为3-4m，出渣便道的结构层包含泥结碎石层和找平层。

优选的，便道边坡的坡率大于或等于设计边坡的坡率，土质的便道边坡的坡率小于或等于1:0.5，岩石的便道边坡小于或等于1:0.2。

优选的，坡顶主便道和坡底主便道的结构层均包含片石层和混凝土面层，坡顶主便道和坡底主便道的宽度均大于或等于4.5m，坡顶主便道和坡底主便道的坡度均小于或等于10%。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用本发明所述的一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法，无需使用起重吊装设备出渣，有效提高单次运渣方量，开挖进度不再受起重吊装设备的轮转速度的影响，设备投入少、施工效率高，减小了拱座边坡开挖进度受地形条件的影响，施工难度大大降低，出渣便道位于拱座边坡区域内部，其布置受桥址区地形条件的影响小，出渣便道位于拱座边坡内部，更靠近山体内侧，承载能力高，施工时安全防护面积更少，安全系数更高，拱座边坡区域仅设置两条开挖主便道，无需针对每级边坡设置区域外的出渣便道，有效大幅减少土石方工程量，并且减少了对桥址区两岸山体自然表面破坏的面积以及对河流的影响，环保效益高。

附图说明：

图1为本发明所述的一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法的流程图；

图2为实施例1中坡顶主便道和坡底主便道的平面布置示意图；

图3为实施例1中步骤c阶段的出渣路线示意图；

图4为实施例1中步骤d阶段的出渣路线示意图；

图5为实施例2中步骤d阶段之前的出渣路线示意图；

图6为实施例2中步骤d阶段的出渣路线示意图。

图中标记：1-出渣便道，2-停靠平台，3-坡顶主便道，4-坡底主便道。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本发明所述的一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法，如图1所示，包含如下步骤：

a、对拱座边坡区域附近的既有道路施工路面防护以及滚石防护措施；

b、根据设计边坡结构线、出渣便道1宽度、停靠平台2的平面位置，放出设计边坡的坡顶开挖边线和出渣便道1的开挖边线；

c、根据设计边坡各级的设计边线，结合出渣便道1的设计坡度及便道边坡的设计坡度，在拱座边坡区域内从坡顶到坡底进行出渣便道1的开挖并连通坡顶主便道3，其中，出渣便道1位于设计边坡的表面；

d、待出渣便道1展线至坡底并连通坡底主便道4后，再次从坡顶到坡底进行设计边坡的开挖并挖除出渣便道1；

其中，在步骤c之前，完成坡顶主便道3的施工，在步骤d之前，完成坡底主便道4的施工。坡顶主便道3和坡底主便道4根据桥址区各施工区域的需求布置，如图2所示。坡顶主便道3和坡底主便道4可采用相同的结构，如结构层均包含片石层和混凝土面层，坡顶主便道3和坡底主便道4的宽度均大于或等于4.5m，坡顶主便道3和坡底主便道4的坡度均小于或等于10%。

具体的，如浙江省文成至泰顺公路南浦溪特大桥为上承式钢管混凝土拱桥，南浦溪特大桥两岸地势陡峭，岸坡均有自然陡壁分布，拱座大致位于崖壁中部，两岸拱座边坡按文成岸4级度44.88m，泰顺岸6级61.63m进行设置。采用本方法两岸拱座设计边坡土石方量共计16.8万方，其中文成岸拱座边坡土石方开挖量5万方，泰顺岸拱座边坡土石方开挖量11.8万方。

首先，对拱座边坡区域附近的既有道路施工路面防护以及滚石防护措施，防护措施与现有技术中采用措施相同。

其次，根据设计边坡结构线、出渣便道1宽度、停靠平台2的平面位置，放出设计边坡的坡顶开挖边线和出渣便道1的开挖边线，出渣便道1的路面宽度为3-4m，出渣便道1的结构层包含泥结碎石层和找平层。如出渣便道1沿设计边坡的坡面以“Z”字型布置，并根据每级边坡高度设置出渣便道1的坡度，如按10-14%设置，停靠平台2设于出渣便道1“Z”字型的转角处，停靠平台2长度为10-12m，每一级边坡可根据需要设置多级出渣便道1。

然后，进行第一次开挖，根据设计边坡各级结构边线，从坡顶到坡底对逐级边坡开挖出渣便道1并连通坡顶主便道3（未示出），便道边坡的坡率大于或等于设计边坡的坡率，土质的便道边坡的坡率小于或等于1:0.5，岩石的便道边坡小于或等于1:0.2，开挖设计边坡时，土质边坡按照设计边线进行刷坡，岩石边坡按照距离设计坡面2m范围内采用光面爆破并结合机械修整坡面的形式进行开挖。如图3所示，从坡底到坡顶依次为一级边坡、二级边坡…以此类推，三级边坡以上部分已完成了出渣便道1及设计边坡台阶平台的开挖，正在开挖三级边坡，运渣车辆从坡顶主便道3沿图中箭头方向进入开挖区域装载渣料及出渣，运渣车辆能够在停靠平台2处掉头，使运渣车辆尾部朝向挖掘机方向进入开挖区域，便于挖掘机装渣，运渣车辆能够在停靠平台2处停靠，缩短前后两辆运渣车过渡时间。

出渣便道1的开挖应以停靠平台2或设计边坡台阶平台作为分界线，针对岩石边坡，在距离出渣便道1及便道边坡2m范围外采用深孔台阶爆破，距离出渣便道1及便道边坡2m范围内采用深孔松动爆破并结合机械开挖，形成出渣便道1的路面及便道边坡坡面。炮孔深度根据出渣便道1坡率和设计边坡坡率，以停靠平台2或设计边坡台阶平台为界限进行计算。

最后，进行第二次开挖，仍然从坡顶到坡底逐级开挖设计边坡并挖除出渣便道1，开挖前出渣便道1需展线至坡底并连通坡底主便道4，如图4所示，随着开挖五级边坡并挖除出渣便道1对应本级边坡的路段，设计边坡逐级开挖，直至完成一级边坡的开挖同时完成出渣便道1的挖除。运渣车辆从坡底主便道4沿图中箭头方向进入开挖区域装载渣料及出渣，装渣时，运渣车辆仍然尾部朝向挖掘机方向。

设计边坡的开挖与第一次开挖方式类似，土质边坡按照设计边坡边线进行刷坡，岩石边坡按照距离设计边坡坡面2m范围内采用光面爆破并结合机械修整坡面的形式进行开挖。

采用本方法无需使用起重吊装设备出渣，有效提高单次运渣方量，开挖进度不再受起重吊装设备的轮转速度的影响，设备投入少、施工效率高，减小了拱座边坡开挖进度受地形条件的影响，施工难度大大降低，出渣便道位于拱座边坡区域内部，其布置受桥址区地形条件的影响小，出渣便道位于拱座边坡内部，更靠近山体内侧，承载能力高，施工时安全防护面积更少，安全系数更高，拱座边坡区域仅设置两条开挖主便道，无需针对每级边坡设置区域外的出渣便道，有效大幅减少土石方工程量，并且减少了对桥址区两岸山体自然表面破坏的面积以及对河流的影响，环保效益高。

实施例2

本发明所述的一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法，其方法与实施例1大致相同，其不同之处在于，当设计边坡某级边坡的宽度小于或等于50m，在步骤c中，先将出渣便道1与坡底主便道4连通，在步骤d中，修整出渣便道1路面高程至与坡底主便道4设计路线重合。

如图5所示，如一级边坡的宽度小于或等于50m，在本级开挖出渣便道1难以满足出渣便道1的设计坡度，当二级边坡的出渣便道1路段开挖完毕后，将已开挖区域连通的出渣便道1先将出渣便道1与坡底主便道4连通。然后进行设计边坡开挖，当二级边坡开挖完毕后，进行一级边坡开挖时，挖掘机沿图6中向下的箭头开挖修整一级边坡的出渣便道1的高程直至与坡底主便道设计路线（图中虚线）重合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陡峭崖壁拱座边坡区域内布置出渣便道的开挖方法，其特征在于，包含如下步骤：

a、对拱座边坡区域附近的既有道路施工路面防护以及滚石防护措施；

b、根据设计边坡结构线、出渣便道(1)宽度、停靠平台(2)的平面位置，放出设计边坡的坡顶开挖边线和出渣便道(1)的开挖边线；

c、根据设计边坡各级的设计边线，结合出渣便道(1)的设计坡度及便道边坡的设计坡度，在拱座边坡区域内从坡顶到坡底进行出渣便道(1)的开挖并连通坡顶主便道(3)，其中，出渣便道(1)位于设计边坡的表面；

d、待出渣便道(1)展线至坡底并连通坡底主便道(4)后，再次从坡顶到坡底进行设计边坡的开挖并挖除出渣便道(1)；

其中，在步骤c之前，完成坡顶主便道(3)的施工，在步骤d之前，完成坡底主便道(4)的施工。

2.根据权利要求1所述的开挖方法，其特征在于，出渣便道(1)沿设计边坡的坡面以“Z”字型布置。

3.根据权利要求2所述的开挖方法，其特征在于，停靠平台(2)设于出渣便道(1)“Z”字型的转角处，停靠平台(2)长度为10-12m。

4.根据权利要求2所述的开挖方法，其特征在于，当设计边坡对应级的宽度小于或等于50m，在步骤c中，先将出渣便道(1)与坡底主便道(4)连通，在步骤d中，修整对应的出渣便道(1)的高程至与坡底主便道(4)设计路线重合。

5.根据权利要求1所述的开挖方法，其特征在于，在步骤c中，针对岩石边坡，在距离出渣便道(1)及便道边坡2m范围外采用深孔台阶爆破，距离出渣便道(1)及便道边坡2m范围内采用深孔松动爆破并结合机械开挖，形成出渣便道(1)的路面及便道边坡坡面。

6.根据权利要求5所述的开挖方法，其特征在于，出渣便道(1)的开挖以停靠平台(2)或设计边坡台阶平台作为分界线进行分别施工。

7.根据权利要求1所述的开挖方法，其特征在于，在步骤d中，土质边坡按照设计边线进行刷坡，岩石边坡按照距离设计坡面2m范围内采用光面爆破并结合机械修整坡面的形式进行开挖。

8.根据权利要求1-7任一所述的开挖方法，其特征在于，出渣便道(1)的坡度为10-14%，出渣便道(1)的路面宽度为3-4m，出渣便道(1)的结构层包含泥结碎石层和找平层。

9.根据权利要求1-7任一所述的开挖方法，其特征在于，便道边坡的坡率大于或等于设计边坡的坡率，土质的便道边坡的坡率小于或等于1:0.5，岩石的便道边坡小于或等于1:0.2。

10.根据权利要求1-7任一所述的开挖方法，其特征在于，坡顶主便道(3)和坡底主便道(4)的结构层均包含片石层和混凝土面层，坡顶主便道(3)和坡底主便道(4)的宽度均大于或等于4.5m，坡顶主便道(3)和坡底主便道(4)的坡度均小于或等于10%。

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